Calcule a entalpia de combustão do metano gasoso, em kJ por kg de combustível, a
e 1 atm com água líquida nos produtos.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a entalpia de combustão do metano gasoso, que é basicamente a quantidade de energia liberada quando o metano queima. A unidade pedida é em kJ por kg de combustível, e a temperatura é 25°C com pressão de 1 atm, produzindo água líquida. Para isso, vamos usar conceitos de química de combustão e entalpia de formação.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da combustão do metano (
). A combustão completa do metano com oxigênio (
) resulta em dióxido de carbono (
) e água líquida (
).
Passo 3
Agora, vamos usar as entalpias de formação padrão (
) para cada substância envolvida na reação. Essas valores geralmente estão em tabelas de termodinâmica. Considerando os valores:
-
de = -74,8 kJ/mol -
de = 0 kJ/mol (elemento na forma padrão) -
de = -393,5 kJ/mol -
de = -285,8 kJ/mol
Passo 4
A entalpia de combustão (
) é calculada pela diferença entre a soma das entalpias de formação dos produtos e a soma das entalpias de formação dos reagentes.
Substituindo os valores:
Passo 5
Vamos calcular dentro dos colchetes:
Para os produtos:
Para os reagentes:
Então,
Passo 6
Esse valor de
representa a entalpia de combustão por mol de metano. Mas o exercício pede em kJ por kg de combustível. Precisamos converter isso.
Primeiro, vamos encontrar a massa molar do metano (
):
- Carbono ©: 12,01 g/mol
- Hidrogênio (H): 1,008 g/mol × 4 = 4,032 g/mol
Total: 12,01 + 4,032 = 16,042 g/mol
Passo 7
Agora, convertemos a entalpia por mol para por kg:
Resposta
A entalpia de combustão do metano gasoso é aproximadamente
.